专利名称：双谐振天线装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及在多个频带进行谐振的双谐振天线装置，特别涉及为了改善双谐振天线装置的增益而进行的改进。
背景技术：
例如，在实现在2个频带进行谐振的双谐振天线装置时，可以采用
图10或图11所示的电路结构(例如，参照社团法人电子信息通信学会《天线工程手册》，欧姆出版社，昭和55年10月30日，p.44-45)图10所示双谐振天线装置1采用1个天线元件2，从馈电电路3通过1个馈电点4对天线元件2供给功率。
在天线元件2与馈电电路3之间，连接电感元件5及电容元件7和8，构成LC并联谐振电路9。更具体地说，在天线元件2与馈电电路3之间，串联连接电感元件5及电容元件7。然后，与该由电感元件5及电容元件7构成的串联电路再并联连接电容元件8。
另外，电感元件6连接在馈电点4与5接地之间，该电感元件6是为了使天线元件2的输入阻抗与馈电电路3的阻抗取得匹配用的。
在图11所示的双谐振天线装置11中，采用2个天线元件12及13。从馈电电路14通过1个馈电点15对这些天线元件12及13供给功率。
在天线元件12与馈电电路14之间，连接电感元件16，在天线元件13与馈电电路14之间，连接电容元件18。另外，电感元件17连接在馈电点15与接地之间，电感元件17是为了天线元件12及13的输入阻抗与馈电电路14的阻抗取得匹配用的。
在这种双谐振天线装置11中，使天线元件12及13的各谐振频率与所希望的频带符合，通过这样使其在2个频带中谐振。
但是，在图10及图11中分别所示的双谐振天线装置1及11有下述那样的问题。
图12所示为双谐振天线装置1或11的反射特性S11及通过特性S21的各自的频率特性图。在图12中，2个谐振频率用f1及f2表示。
在图10所示的双谐振天线装置1中，LC并联谐振电路9具有由其中所含的电感分量及电容分量所决定的反谐振频率，在该反谐振频率时，阻抗成为无穷大，结果如图12所示，在通过特性S21中，在2个谐振频率f1与f2之间出现增益的跌落点即凹陷20。
下面参照图13说明上述的情况，图13所示为用史密斯圆图表示图10所示的LC并联谐振电路9的阻抗(S11)的频率特性。
如图13所示，LC并联谐振电路9的阻抗(S11)的频率特性，在史密斯圆图上描绘出从电感性(L性)向电容性(C性)过渡的圆的轨迹。即，在800MHz频带显示L性(史密斯圆图的上侧)，在1.5GHz频带显示C性(史密斯圆图的下侧)。
在图10所示的LC并联谐振电路9中，由于表示其阻抗频率特性的轨迹在例如1.2GHz频率时通过史密斯圆图上右端的表示无穷大的点，因此如上所述，在2个谐振频率f1与f2之间出现增益跌落的凹陷20。
另一方面，在图11所示的双谐振天线装置11中也同样，由于2个天线元件12与13相互靠近配置，在这些天线元件12与13之间产生电容耦合，由该电容与天线元件12与13所具有的电感分量形成并联谐振电路。该并联谐振电路提供与图10所示的LC并联谐振电路9相同的结构，因而图11所示的双谐振天线装置11的情况也与图10所示的双谐振天线装置1的情况相同，如图12所示，在通过特性S21中，在2个谐振频率f1与f2之间出现增益跌落的凹陷20。
这样的凹陷20成为增益恶化的原因，希望要消除它。
因此，本发明的目的在于提供能够满足上述要求的双谐振天线装置。
发明内容
在本发明有关的双谐振天线装置中，有采用1个天线元件的第1实施形态及采用2个天线元件的第2实施形态。
第1实施形成有关的双谐振天线装置，包括天线元件，以及为了使天线元件在多个频带进行谐振用的LC谐振电路，该LC谐振电路具有防止在规定频带其阻抗成为无穷大用的由电感元件及电容元件构成的T型电路或π型电路。
也可以这样构成，即在第1实施形态有关的LC谐振电路中，还包括与T型电路或π型电路并联连接的二极管开关电路，通过使二极管开关电路导通和关断，使天线元件在3个及3个以上的频带进行谐振。
第2实施形态有关的双谐振天线装置，包括在多个频带进行谐振用的2个天线元件，在这些天线元件中的至少一个天线元件与馈电点之间，具有防止在规定频带其阻抗成为无穷大用的由电感元件及电容元件构成的T型电路或π型电路。
附图简单说明图1表示根据本发明第1实施形态的双谐振天线装置21的电路图。
图2表示图1所示的天线元件22等在安装基板32上的安装状态的平面图。
图3表示利用图1所示的双谐振天线装置21得到的频率特性图。
图4是用史密斯圆图表示图1所示的LC并联谐振电路31的阻抗(S11)的频率特性及天线元件22的阻抗(S11)的频率特性图。
图5表示根据本发明第2实施形态的双谐振天线装置41的电路图。
图6表示图5所示的2个天线元件42及43等在安装基32上的安装状态图。
图7表示图5及图6所示由靠近配置的2个天线元件42与43产生的电容耦合状态的等效电路图。
图8表示根据本发明第3实施形态的双谐振天线装置51的电路图。
图9表示图8所示的天线元件52等在安装基板32的安装状态的平面图。
图10表示作为本发明感兴趣的以往的双谐振天线装置1的电路图。
图11表示作为本发明感兴趣的其它以往的双谐振装置11的电路图。
图12表示图10或图11所示的双谐振天线装置1或11的频率特性图。
图13是用史密斯圆图表示图10所示的LC并联谐振电路9的阻抗(S11)的频率特性图。
实施发明的最佳形态<第1实施形态>
图1所示为根据本发明第1实施形态的双谐振天线装置21的电路图。
双谐振天线装置21采用1个天线元件22，从馈电电路23通过1个馈电点24对天线元件22供给功率。
在天线元件22与馈电电路23之间，连接电感元件25和26及电容元件28、29和30，构成LC谐振电路31。更具体来说，在天线元件22与馈电电路23之间，串联连接电感元件25及电容元件28，形成LC串联电路。然后，与该由电感元件25及电容元件28构成的LC串联电路再并联由电容元件29及30和作为分流元件的电感元件(电感器)26构成的T型电路。
另外，电感元件27连接在馈电点24与接地点之间。该电感元件27是为了使天线元件22的输入阻抗与馈电电路23的阻抗取得匹配用的，作为匹配元件而工作的。
即，该LC谐振电路31具有由电感元件25及电容元件28构成的LC串联电路、以及与它并联连接的电容元件29及30而组成的并联谐振电路，同时形成的电路具有由电容元件29及30和电感元件26构成的T型电容(下面有时将LC谐振电容称为LC并联谐振电路)。
图2所示为上述天线元件22由片状天线构成时的天线元件22的安装状态。
参照图2，在安装天线元件22用的安装基板(母片)32上，如用阴影线所示，形成接地导体膜33。接地导体膜3切去其周围区域的一部，在安装基板32的一角部分，形成矩形的导体缺口区34。天线元件22安装在安装基板32上的导体缺口区34内。
另外，图2中也给出与上述天线元件22连接的LC谐振电路31的安装状态。
在安装基板32上的导体缺口区34内，形成布线导体膜35安装构成前述的各电感元件25、26及27和各电容元件28、29及30的片状电感器及片状电容等片状元器件，使其与该布线导体膜35电气连接，另外根据需要，与接地导体膜33电气连接。
在图2中，对于与图1所示的要素相当的要素附加相同的参照符号，因此若同时参照图1及图2，将能够理解在安装基板32上的各元器件的安装状态。
图3是与前述的图12对应的图，是表示双谐振天线装置21的反射特性S11及通过特性S21的各自的频率特性。
如图3所示，双谐振天线装置21具有2个谐振频率f1及f2，但在通过特性S21中，在2个谐振频率f1与f2之间，不产生增益跌落点及凹陷。
下面，参照图4进一步进行说明。图4是用史密斯圆图表示图1所示的LC谐振电路31的阻抗(S11)的频率特性。
LC谐振电路31的阻抗(S11)的频率特性，如图4中用粗实线所示，在史密斯圆图上描绘出从电感性(L性)向电容性(C性)过渡的圆的轨迹。即，在800MHz频带显示L性(史密斯圆图的上侧)，在1.5GHz频率显示C性(史密斯圆图的下侧)。这种情况与作为以往技术的图10所示的LC并联谐振电路9的情况相同。
但是，在图1所示的LC谐振电路31的情况下，表示阻抗(S11)的频率特性的轨迹，在史密斯圆图上向左侧移动，因而例如在1.2GHz频率时，不通过右端的表示无穷大的点。根据这种情况，图1所示的双谐振天线装置21在通过特性中，如图3所示，就在2个频率f1与f2之间不产生成为增益跌落的凹陷20。
另外，在图4中，天线元件22的阻抗(S11)的频率特性用粗虚线表示。开路系统的天线元件22的阻抗(S11)的频率特性是开路端描绘出从C性向L性过渡的圆的轨迹。在这种情况下，若适当选择天线元件22的谐振频率及LC谐振电路31所具有的元件25、26及28-30的各特性值，则在800MHz频带及1.5GHz频带能够构成复数共轭(在史密斯圆图上的上下对称位置形成)，能够在各频率取得匹配，即产生谐振。
下面说明更具体的实施例。另外，在该实施例中，是以EPDC800(800MHz频带)及PDC1500(1.5GHz频带)用的在2个频带进行谐振的双谐振天线装置为例进行说明。
在图1所示的双谐振天线装置21中，设在没有LC谐振电路31的状态下，例如在1.2GHz附近出现1个谐振，另外如图1所示，通过追加LC谐振电路31，在f1＝850MHz及f2＝1.5GHz的各附近出现2个谐振。
在这种情况下，LC谐振电路31构成在850MHz附近为L性、在1.5GHz频带为C性的LC谐振电路。
因而，根据双谐振天线装置21，由于LC并联谐振电路31没有阻抗成为无穷大的反谐振点，在2个频带分别表现为L性及C性，同时使得在这2个频带产生谐振，因此如前所述，能够不产生凹陷。
根据某特定的具体例，采用图2所示的安装状态，同时求得图1所示的双谐振天线装置21及以往的图10所示的双谐振天线装置1的各频率特性，则得到表1及表2所示的代表性的特性。表1所示为图1所示的双谐振天线装置21的代表性的频率特性，表2所示为图10所示的双谐振天线装置1的代表性的频率特性。
表1
表2
比较表1及表2可知，在表1所示的图1的双谐振天线装置21中，增益得到改善。
<第2实施形态>
图5所示为根据本发明第2实施形态的双谐振天线装置41的电路图。
参照图5，双谐振天线装置41具有2个天线元件42及43。作为这些天线元件42及43，采用具有例如800MHz及1.5GHz那样的相互不同谐振频率的天线元件。从馈电电路44通过1个馈电点45对天线元件42及43供给功率。
在天线元件42及43的至少1个天线元件与馈电电路44之间，在本实施形态中是在天线元件43与馈电电路44之间，串联连接2个电容元件48及49，在这些电容元件48和49的中间点与接地之间，连接作为分流元件的电感器46，通过这样形成由这些电容元件48和49及电感元件46构成的T型LC电路50。
另外，电感元件47连接在馈电点45与接地之间。该电感元件47是为了使天线42及43的输入阻抗与馈电电路44的阻抗取得匹配用的。
关于上述的天线元件42及43，也可以分别采用片状天线，这样在采用片状天线时，可以采用图6所示的天线元件42及43的安装状态，即，天线元件42及43可以以并排的状态安装在安装基板32上的导体缺口区34内。
另外，图6中也给出与上述天线元件42及43连接的T型LC电路50及电感元件47的安装状态。
在安装基板32上的导体缺口区34内，形成布线导体膜36，安装构成前述的各电感元件46及47和各电容元件48及49的片状元器件，使其与该布线导体膜36电气连接，另外根据需要，与接地导体膜33电气连接。
在图6中，对于与图5所示的要素相当的要素附加相同的参照符号，因此若同时参照图5及图6，将能够理解在安装基板32上的各元器件的安装状态。
根据该实施形态，也由于具有上述那样构成的T型LC电路50，因此与图3所示的特性图的情况相同，能够在天线元件42的谐振频率f1与天线元件43的谐振频率f2之间使其不产生凹陷。下面更详细说明该情况。
如图6所示，若将天线元件42及43靠近配置，则在2个天线元件42与43之间产生电容耦合。另外，天线元件42及43分别具有电感分量。因而，如图7所示，利用天线42的电感分量、天线43的电感分量及由两者电容耦合决定的电容量C，形成并联谐振电路。若根据这样的并联谐振电路，则与作为以往技术的图10所示的LC并联谐振电路9的情况相同，将存在阻抗成为无穷大的频率，成为凹陷的原因。
与上不同的是，根据本实施形态，由于在天线元件42及43的至少1个天线元件与馈电电路44之间插入图5所示的T型LC电路50，因此与第1实施形态中参照图4进行说明的相同，没有阻抗成为无穷大的频率，因而能够使其在天线元件42的谐振频率f1与天线元件42的谐振频率f2之间不产生凹陷。
根据某特定的具体例，采用图6所示的安装状态，同时求得图5所示的双谐振天线装置41及以往的图11所示的双谐振天线装置11的各频率特性，则得到表3及表4所示的代表性的特性。表3所示为图5所示的双谐振天线装置41的代表性的频率特性，表4所示为图11所示的双谐振天线装置11的代表性的频率特性。
表3
表4
比较表3及表4可知，在表3所示的图5的双谐振天线装置41中，增益得到改善。
另外，在以上说明的第1及第2实施形态中，关于LC并联谐振电路31及T型LC电路50，也可以进行以下的变化。
例如，若说明的是图1所示的双谐振天线装置21，则电容元件29及30的某1个电容元件也可以换成电感元件，这时的电感元件25也可以换成电容元件。
另外，也可以再设置1个作为分流元件的电感元件，使得在与作为分流元件的电感元件26之间夹有电容元件29，这样LC谐振电路31在其至少一部分中构成π型电路。对于图5所示的双谐振天线装置41也可以采用这样的构成。
<第3实施形态>
图8所示为根据本发明第3实施形态的双谐振天线装置51的电路图。
如图8所示，双谐振天线装置51具有1个天线元件52，从馈电电路53通过1个馈电点54对该天线元件52供给功率。
另外，双谐振天线装置51具有防止天线元件52的增益恶化用的LC并联谐振电路55。LC并联谐振电路55与前述的LC并联谐振电路31的情况相同，具有电感元件56和电容元件57及58，利用作为分流元件的电感元件56和与天线元件52串联连接的电容元件57及58构成T型电路。
在本实施形态中，双谐振天线装置51还包括包含二极管59的二极管开关电路60。二极管开关电路60插入在LC并联谐振电路55具有的由电感元件L2及电容元件C2构成的串联电路与馈电电路53之间，再与LC并联谐振电路55具有的由电感元件56和电容元件57及58构成的T型电路并联连接。
二极管开关电路60是为了啬谐振的频带数而使用的，例如利用二极管开关电路60的导通及关断，可以切换为EPDC800的800MHz一数字频带(810-843MHz)与800MHz-模拟频带(870-885MHz)，结果能够适应三个频带，例如800MHz-数字频带、800MHz-模拟频带及1.5GHz频带。
下面更具体说明二极管开关电路60的动作。
在二极管开关电路60为导通状态时，二极管59为短路状态，阻抗降低。这时，二极管开关电路60所具有的电感元件L1及电容元件C1中实际上不流过电流。因而，实际上处于与没有二极管开关电路60相同的状态，能够在800MHz-模拟频带及1.5MHz频带这2个频带产生谐振。
另外，在二极管开关电路60处于关断状态时，二极管59为开路状态，阻抗升高。这时，二极管开关电路60所具有的电感元件L1及电容元件C1一侧有电流流过。因而，这些电感元件L1及电容元件C1的各电感分量及电容分量与LC并联谐振电路55中的电感元件L2及电容元件C2的各电感分量及电容分量相加，结果LC并联谐振电路55的各元件特性值改变。能够在800MHz-数字频带的频带产生谐振。
另外，在本实施形态中，也由于具有包含由电感元件56和电容元件57及58构成的T型电路的并联谐振电路，因此能够消除增益的跌落点即凹陷。
关于上述的天线元件52，也可以采用片状天线，这样在用片状天线时，可以采用图9所示的天线元件52的安装状态。即，天线元件52可以安装在安装基板32上的导体缺口区34内。
另外，在安装基板32上的导体缺口区34内，形成布线导体膜37，安装将前述的LC并联谐振电路55与二极管开关电路60等形成一体化的组件芯片38。另外，组件芯片38也可以换成图2或图6所示多个片状元器件。
根据某特定的具体例，求得图8所示的双谐振天线装置51的频率特性，则得到列表5所示的代表性的特性。在表5中，“800MHz-D”及“800MHz-A”分别表示“800MHz-数字频带”及“800MHz-模拟频带”。
表5
另外，在上述特定的实施例中，说明的是EPDC800及PDC1500用的双谐振天线装置，但并不限定于此，例如也可以是EPDC800与GPS或EPDC800与PHS等其它的组合。
如上所述，根据本发明的各实施形态，在想要用1个天线元件实现双谐振天线装置时，由于使天线元件在多个频带产生谐振用的LC谐振电路具有防止在规定频带其阻抗成为无穷大用的由电感元件及电容元件构成的T型电路或π型电路，因此在2个谐振频率之间能够消除增益的跌落点即极端的凹陷，能够防止增益恶化。
在上述情况下，若还具有与T型电路或π型电路并联连接的二极管开关电路，则通过使该二极管开关电路导通及关断，能够使天线元件在3个及3个以上的频带进行谐振。
另外，在想要用2个天线元件实现双谐振天线装置时，由于采用在多个频带进行谐振用的2个天线元件，并在这些天线元件中的至少1个天线元件与馈电点之间具有防止在规定频带其阻抗成为无穷大用的由电感元件及电容元件构成的T型电路或π型电路，因此在二个谐振频率之间能够消除增益的跌落点即凹陷，能够防止增益恶化。
工业上的实用性如上所述，本发明有关的双谐振天线装置作为在多个频带进行谐振的双谐振天线装置，能够用于需要适应多个频带的移动电话等无线通信机。
权利要求
1.一种双谐振天线装置，其特征在于，包括天线元件，以及为了使所述天线元件在多个频带进行谐振用的LC谐振电路，所述LC谐振电路具有防止在规定频带其阻抗成为无穷大用的由电感元件及电容元件构成的T型电路或π型电路。
2.如权利要求1所述的双谐振天线装置，其特征在于，所述LC谐振电路，还包括与所述T型电路或所述π型电路并联连接的二极管开关电路，通过使所述二极管开关电路导通和关断，使所述天线元件在3个及3个以上的频带进行谐振。
3.一种双谐振天线装置，其特征在于，是具有在多个频带进行谐振用的2个天线元件的双谐振天线装置，在所述天线元件中的至少一个天线元件与馈电点之间，具有防止在规定频带其阻抗成为无穷大用的由电感元件及电容元件构成的T型电路或π电路。
全文摘要
本发明的双谐振天线装置，包括天线元件22，以及为了使天线元件22在多个频带进行谐振用的LC并联谐振电路31，LC并联谐振电路31具有防止在规定频带其阻抗成为无穷大用的由分流元件即电感元件26及电容元件29及30构成的T型电路或π型电路。通过这样，能够消除成为增益恶化原因的频率特性中的跌落点即凹陷。
文档编号H04B1/18GK1496610SQ0280585
公开日2004年5月12日 申请日期2002年12月19日 优先权日2001年12月20日
发明者嵩谷雄治郎, 二, 松高晋二 申请人:株式会社村田制作所